AT89C51单片机的变频调速控制系统设计.pdf

基于 AT89C51单片机的变频调速控制系 统设计 2010-01-29 来源：机电在线访问量： 775 我要评论 ( 0) 字号： T|T 今日风向标 | 五金面面观 | 热点专题 今日导读 机电在线通讯员征集令 机电在线（ B2B）是五金机电行业最大的资源整合服务商… 关于批准深圳市波创科技发展有限公司赵欣欣 关于批准青岛文达通科技发展有限公司郝焕萍 关于批准德马吉中国有限公司朱琳为本网特约 1. 概述 在电气传动领域中，随着自关断器件技术水平的不断提高，脉宽调制技术（简称 PWM技术）也日趋成 熟。 PMW交流变频调速以其高效率、高功率因数、输出波形好、结构简单等优点，在井下风机、水泵、造 纸机等设备中得到了广泛的使用。将单片机使用于交流变频调速系统，可有效地避免传统调速方案中的一 些缺点，达到了提高控制精度的目的，其特点： （1 ）采用单片机可以使绝大多数控制逻辑通过软件实现，简化了电路。 （2 ）单片机具有更强的逻辑功能，运算速度快，精度高，有大容量的存储单元，可以实现较为复杂的 控制。 （3 ）无零点漂移，控制精度高。 （4 ）可以提供人机界面，多机连网工作。 根据国内外有关变频调速的最新研究成果及研究动向，参阅大量的文献、资料，本着先进性和成熟性 兼顾、标准化、可靠性、连续性、及时性的系统设计原则，设计了如图 1 所示的系统结构框图。 图 1 系统结构框图 图 2 整流电路 整个电路分为三大部分：主回路、驱动电路以及用单片机控制 PWM产生器的控制电路，另外还有过流 检测和保护电路，这样使得系统工作更稳定、可靠。 2. 系统主回路设计 2.1 整流滤波电路的设计 为了给逆变器提供一个稳定的直流电压，需要将电网输入的交流电进行整流。通常整流电路可分为可 控整流和不可控整流。可控整流可以使系统的功率因数接近 l ，并且具有较小的纹波，频率高，可降低较 小幅值的滤波电容。但是采用可控整流电路会使得系统成本上升，并且控制电路复杂。 目前比较经济可靠的方案，一般都是采用二极管整流，使电网功率因数和逆变输出电压无关而接近于 1。在本系统中，我们采用了三相二极管不可控整流，如图 2 所示，采用它无需控制电路驱动，电路简单、 可靠，成本低，缺点就是纹波较大，需采用较大幅值的滤波电容。 2.2 三相逆变电路的设计 三相交流负载需要三相逆变器， 在三相逆变电路中，使用最广的是三相桥式逆变电路。 采用 IGBT 作为 可控元件的电压型三相逆变电路如图 3 所示，可以看出电路由三个半桥组成。 图 3 三相逆变电路 图 4 IR2110 驱动半桥电路 电压型三相逆变桥的基本工作方式和单相逆变桥相同，是 导电方式，即每个桥臂的导电角度为 ，同 一相（同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的时间依次相差 。这样，在任一瞬间，将有三个桥 臂同时导通。可能是上面一个臂，下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流 都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此，也被称为纵向换流。用 T 记为周期，只要注重三相之间互 隔 T/3 （T 是周期）就可以了，即 B 相比 A 相滞后 T/3 ，C 相又比 B 相滞后 T/3 。 具体的导通顺序如下： 第 1 个 T/6:V1,V6,V5 导通 ,V4,V3,V2 截至 ; 第 2 个 T/6:Vl,V6,V2 导通 ,V4,V3,V5 截至 ; 第 3 个 T/6:V1,V3,V2 导通 ,V4,V6,V5 截至 ; 第 4 个 T/6:V4,V3,V2 导通 ,V1,V6,V5